探究电气自动化在机电工程中应用策略

摘要：电气自动化在社会各界已经得到了普遍使用，成为各行业不可或缺的基础技术。机电工程中，电气自动化技术的重要性同样不可忽视。在机电工程中电气自动化的使用能够显著优化设备的使用效率，且能够降低设备故障对机电工程的影响。但电气自动化技术的利用，也使得机电工程的管理难度进一步升高，技术应用可能导致其他问题。本研究从扩大电气自动化技术应用范围的角度出发，对如何有效利用电气自动化技术，以及电气自动化技术应用中的主要问题如何解决进行了系统分析。

关键词：电气自动化；机电工程；应用策略

引言

近年来我国电力工程进入快速发展阶段，电气相关技术的发展已经对我国电气系统形成全面影响。在电气自动化方面目前我国相关研究集中在下述几个方面：系统设计、系统分析、系统开发、系统管理。电气自动化技术建立在网络技术快速发展的基础上，同时在电力电子技术同样获得了较大发展的情况下，电气自动化得到了进一步推广。与传统的机电工程管控模式相比，在电气自动化技术的支持下，自动化程度提升的机电工程管控模式不仅效率更高，且风险预防以及风险控制效果更好。

1 机电工程中电气自动化应用特征

1.1 优化设备结构

在机电工程中使用电气自动化技术，有助于根据机电工程的使用需求完成设备系统的优化，提高机电工程的总体效率。在机电工程中，部分设备无法共同使用的核心原因并非设备使用存在冲突，而是设备使用技术要求较高，且由于设备的复杂性较高，共同使用可能对机电工程的稳定性造成较大的影响。电气自动化技术引入后，由于结构以及通信等问题导致无法共同使用的设备获得了共同使用的可能性，电气设备的组成结构能够得到优化[1]。机电工程电气系统普遍存在设备数量多、技术较为复杂的特征，电气自动化技术能够用于对设备运行情况进行监测，判断当前设备结构下机电工程是否能够保持较为稳定的运行状态。电气自动化对机电工程设备结构的影响显著，从当前技术的应用情况来看，该技术已经成为复杂大型机电工程设备系统构成的主要技术支持，且该技术的应用确实达到了较好的使用效果。

1.2 操作灵活

电气自动化技术应用后，机电工程养护的难度，设备管理的复杂性均显著下降，机电工程操作的灵活性同样得到了显著提升。自动化技术的应用，使得机电工程的人力资源需求大幅下降，原本人工操作、人工养护的部分设备能够通过自动化控制系统完成自动管控。该情况下，人工管控失误较高、效率较低的问题同样能够得到显著改善。对机电工程的养护团队而言，在电气自动化技术的支持下，大部分情况下管理以及维修人员仅通过显示终端即能够了解机电工程的运行情况。

1.3 适合远程监控

自动化技术的运用同样能够满足机电工程远程监管的需求。从使用安全性角度出发，机电工程需要确保实时监控，但实时监控对管理团队提出了较高的要求，远程监控能够降低机电工程运行管理难度。电气自动化技术的运用，能够通过自动监测设备对所有设备的运行情况进行监控，并将设备运行相关数据上传至监控终端，管理团队能够利用移动终端获取机电工程电气系统运行数据[2]。

1.4 满足智能设备引入需求

使用智能设备取代现有的非智能设备，同样是机电工程当前发展的主要趋势，电气自动化技术的运用为智能设备的使用创造了可能，让智能设备的智能化优势能够得到更充分地体现。智能设备需要大量的数据作为支持，且需要在系统的总体规划下完成系统运行的优化调整。电气自动化技术是数据自动传输、数据获取实现的基础技术，该技术引入后影响智能设备使用的主要问题能够得到有效解决。电气自动化技术与智能设备的结合，已经成为机电工程发展的主要趋势。

2 电气自动化技术在机电工程中的应用分析

2.1 电网调度自动化

电网调度要求合理配置现有的电力资源，让现有的电能得到更充分有效地利用，并从整体上降低电网的电力需求。电气自动化技术在电网自动调度中的应用主要集中在下述几个方面。首先，电气自动化技术的主要应用形式包括构建配电工作站、利用服务器完成调度、通过显示器等终端显示电力的配置情况、通过网络完成电力配置调整。上述模式不仅能够用于电能调度，同时能够用于对电网电能利用相关数据调用分析，以判断电网的配置情况以及电能的使用是否合理。其次，从我国电网自动调度相关技术应用情况来看，早期相关技术仅在局部电网应用，主要运用在电网调度要求较高的终端设备，随着电网跨区域调度需求不断提高，该技术开始在电网普遍应用，能够进行大范围的电力重新调度。最后，电气自动化技术能够对电力配置情况以及电网的总体稳定性进行评估，以此判断电网是否处于正常运行状态。电网的运行评估体系如图1所示。

图1 电网监控与调度自动化系统基本结构

2.2 供电系统自动化

根据当前供电系统的需求，社会对供电的主要要求是供电系统需要具备较强的稳定性，即无论电网的电能供给是否稳定、电网的使用终端是否出现了较大的变化，电网均需要保持较为稳定的状态。人工干预下，电网可能基本保持一定的稳定性，但需要明确的是人工干预不仅成本较高、反应效率较低，且任何不当的操作均可能使得电网的供电稳定受到较大的影响。电气自动化技术的引入，则能够大幅提高电网的反馈效率，确保供电的稳定。在机电工程中，与人工调整相比，智能无功补偿的效率更高，更有效，智能无功补偿的基本原理如图2所示。根据图2可知，在智能无功补偿模式下智能监测系统能够利用检测设备及时了解电网电压的变化情况，并根据对比结果判断当前电网是否存在较大的无功功率[3]。电网的无功功率过高时，智能补偿设备能够自主完成无功补偿，以此保持电网的稳定，并降低电网受到冲击的风险。

图2 无功补偿原理

2.3 配电站自动化

利用电气自动化技术配电站能够形成较为稳定的集中监控配电模式，且该技术引入后配电网络的总体稳定性同样能够得到显著改善。配电站是配电网络的核心节点，对配电网络的稳定性以及配电调整存在较大的影响。电气自动化技术的使用，对配电站的影响主要体现为应用该技术后配电站的运行对人力的需求大幅降低，配电站运行相关问题的反馈时间同样大幅缩短。电气自动化技术能够自动获取配电站所有设备的运行数据，进而确定配电网的运行情况以及配电站自身是否可能存在影响运行稳定性的故障。在电气自动化技术体系中，感知拓展功能以及故障诊断功能，能够帮助配电站及时了解运行管控所需的数据，让配电站具备根据数据分析结果明确是否存在故障的可能性。电气自动化技术对配电网络的监控属于分段监控，在故障诊断方面自动诊断系统能够准确判断故障的范围以及故障可能造成的影响，进而让配电站可能的故障被控制在最小范围内。在电气自动化技术的支持下，配电站的自动通信模式如图3所示。

图3 配电自动化通信方式

2.4 变电站自动化

变电站的稳定性以及安全性对电力系统的安全以及稳定存在显著的影响。为确保变电站的运行安全，在现有变电站系统的基础上引入电气自动化技术，能够显著改善变电站监控的时效性，并在监控加强的同时对变电站可能的故障进行较为有效的应对处理。从电气自动化技术应用效果来看，该技术不仅能够进一步提高变电站运行的自动化程度，且能够在自动运行以及自动管理的基础上让变电站的稳定性得到改善。在变电站的管理中，需要对变电站可能的故障进行精细化管理，确保每个可能故障的位置以及相关的设备均得到明确。在人工检测的模式下，上述流程耗时耗力，完成较为困难，长期坚持的难度相对较高。电气自动化技术则能够让精细化管理需求得到充分满足。自动监测设备不受运行时间等相关因素的影响，能够做到有针对性地长期监控，并让可能的风险被及时发现、及时处理。与人工检修相比，利用电气自动化技术，变电站的所有数据能够得到长期全面记录，变电站能够利用既有数据对变电站当前运行情况进行更准确的判断。利用了电气自动技术的变电站，其基本结构如图4所示。

图4 变电站自动化系统基本结构

电气自动化技术的引入并不意味着变电站管理以及维修无需人工参与，电气自动化技术的引入主要作用是能够让有限的工作人员将工作集中在更关键的环节。引入电气自动化技术后，变电站运行阶段所有基础工作均能够由系统自动完成，工作人员仅需要检查记录的数据，了解变电站当前的运行情况即可[4]。在维修方面，工作人员仅需要参与系统无法自动维修的部分影响更大的故障，确保变电站的总体安全。电气自动化技术的引入，显著降低了变电站的管理成本，并同时提高了变电站运行的稳定性。

3 电气自动化技术在机电工程中应用的注意事项

将电气自动化技术在机电工程中全面推广，让技术对机电工程产生更全面且深入的影响，需要着重关注下述几方面的需求。

（1）电气自动化技术的运用，需要与机电工程的实际情况实现匹配，并在需求变化的情况下进行必要的优化调整。机电工程自身的特征以及需求对电气自动化技术应用的可行性以及应用模式提出了具体要求，只有根据工程的实际需求对电气自动化技术的应用进行优化，才能确保技术达到较好的使用效果。以某综合楼项目为例，从机电工程的结构来看，该建筑机电工程的复杂性相对较低，但其地面以及地下工程对机电系统的要求依然存在较大的差异，尤其通风系统以及给排水系统设计差别较大。建筑设计以及施工过程中，必须关注到机电工程设计需求的差异性，并对电气自动化技术的应用进行必要调整。

（2）电气自动化功能需要不断进行完善，系统应当为电气自动化的完善预留必要的接口。快速的发展是电气自动化技术当前的主要特征之一，既往工程中较为成熟的技术在当前可能已经需要面对技术落后等问题，只有积极引入更加先进的技术才能确保电气自动化技术应用的有效性。上述案例中的综合楼，其设计单位在此前的综合性建筑设计中已经引入了电气自动化技术，且取得了较好的成绩。但在案例综合楼的设计中，设计单位并未继续使用原本的较为成熟的结构，主要原因是该案例设计阶段电气自动化的集成技术得到了较大的改善，新的集成系统成本更低且对安装技术的要求同样相对较低。根据该情况，在案例建筑设计中，设计单位放弃了原有的已经被证明具备较好效果的方案，而引入了新的集成化程度更高的电气自动化系统。

（3）利用电气自动化技术满足机电工程的节能需求。机电工程在建筑中是能耗最高的子工程之一，且机电工程的节能始终较为困难，尤其在确保机电工程的使用效果的基本要求下，工程能耗控制必然极为困难。在电气自动化技术下，引入自动变压器能够显著降低机电工程的能耗，并同时确保机电工程的运行效果。电气自动化技术应用需求下，变压器的选用如图5所示。

图5 变压器工作原理

4 电气自动化技术在机电工程中应用的发展趋势

4.1 创新化发展趋势

创新发展是电气自动化发展的主要优势，也是电气自动化发展的必然需求。电气自动化创新发展过程中，下述趋势的体现必然逐步清晰。首先，从发展的规范性角度来看，在创新影响不断提高的同时，电气自动化将逐步由完全自由的发展模式向标准化模式转变。标准化模式不会对电气自动化的创新造成影响，制定发展标准的主要作用是确保创新资源得到有效利用，并提高创新成果的转化效率。其次，机电企业在创新发展中的作用能够得到进一步提升。电气自动化的创新发展将成为机电企业根据市场需求形成的自主选择，企业将主动投入更多的资金以及资源，以此推动电气自动化的针对性创新发展。最后，电气自动化发展创新的影响将逐步由技术层面扩展到管理层面，创新将成为技术与管理之间联通的纽带，通过创新技术的进步能够更有效地推动管理的优化发展。

4.2 开放式发展趋势

电气自动化技术必然推动机电工程发展的开放性，并逐步完善机电工程的开放平台，让机电工程由单独的节点逐步向整体的网络转变。首先，计算机网络的使用将对机电工程的管理以及控制体系形成影响，让机电工程管控的灵活性得到提升，并满足网络的管理需求。其次，IEC1131等机电工程管理相关规范已经在机电工程领域中得到较为普遍的应用，此类专门标准的使用让机电工程管理系统的编程以及管理形成了统一的规范，进而为节点的打通创造了必要条件。在标准一致的平台上运行，使得机电工程在开放的同时运行质量同样得到了显著改善。

结语

电气自动化技术已经普及到机电工程的多个不同生产项目中，且达到了较好的使用效果。与未采用电气自动化技术的传统机电工程项目相比，该技术的引入不仅提高了机电工程的效率，降低了机电工程的运行以及管理成本，且为机电工程的升级以及优化创造了良好条件，让机电工程更符合当前社会总体发展需求。在机电工程中应用电气自动化技术，已经成为机电工程发展的必然趋势。

参考文献

[1]陈玉龙,史勇清.高速公路机电工程质量控制的要点分析[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2020(11):150-150.

[2]蒋学权.机电工程施工与管理常见问题的改善措施探究[J].中国科技期刊数据库 工业A,2023(4):150-152.

[3]黄春龙,黄剑威.电气及自动化在机电工程中的应用分析[J].安防科技,2021(3):111-111.

[4]李丽丽.电气自动化在机电工程中应用分析[J].环球首映,2020(12):236-236.

作者简介：黄晓涵,1994年,女,济南市平阴县人，汉族，机电工程初级职称

研究方向：机电工程；

韦同太,1995年，男，山东省菏泽市曹县人，汉族，职称二级建造师（视同助理工程师）,研究方向机电工程。